以可变挤出器轮廓进行增材制造的设备和方法技术

本文中描述了以可变挤出器轮廓进行增材制造的设备和方法。具有以不同角度放置的多个喷嘴的挤出器打印头允许用于增材制造具有复杂形状的零件的额外自由度。除了使用形状记忆合金材料之外，可以在增材制造过程期间调节一个或更多个喷嘴的直径。这允许独立控制构建分辨率和构建速率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以可变挤出器轮廓进行增材制造的设备和方法相关申请的交叉引用本申请要求2018年2月1日提交的题为“APPARATUSANDMETHODSFORADDITIVEMANUFACTURINGWITHVARIABLEEXTRUDERPROFILES”的美国专利申请No.15/886,761的权益，其内容明确地通过引用整体并入本文。
本公开总体上涉及三维(3D)增材制造，更具体地说涉及以可变挤出器轮廓进行的增材制造。
技术介绍
使用三维(3D)打印机构建材料层的过程被称为增材制造(AM)。材料挤出打印机是3D打印机的一种类型，其通过喷嘴挤出熔融材料来在打印床上增材地制造固体物体。材料挤出打印机由计算机控制，该计算机获取固体物体的3D模型并将其转换成打印机控制命令。响应于控制命令，材料挤出打印机通过挤出器头供给材料(比如热塑性塑料)的细丝。细丝被推入到已受热的喷嘴中，在这里材料被液化并挤出到打印物体上。挤出器头和打印床响应于控制命令而移动，使得液化的材料可以沿着指定的坐标沉积以渲染物体。
技术实现思路
在下文中，将参考材料挤出打印机更全面地描述以可变挤出器轮廓进行的增材制造的数个方面。在一个方面，增材制造(AM)设备包括打印材料源和三维(3D)打印施用器。三维打印施用器包括至少一个喷嘴；所述至少一个喷嘴被构造成从所述打印材料源处接收打印材料，并将顺次层的打印材料沉积到构建板上以生产增材制造部件。至少一个喷嘴的轮廓被构造成响应于来自与所述3D打印施用器关联的控制器的指令而改变。<br>所述至少一个喷嘴可以是增材制造的。所述轮廓可以包括喷嘴开口轮廓，并且喷嘴开口轮廓可以包括一定的直径。喷嘴开口轮廓可以包括多种尺寸，并且喷嘴开口轮廓可以被构造成将其尺寸减小到与增材制造部件的一个或更多个特征相关的值。所述喷嘴开口轮廓的尺寸上的减小可以增加所述一个或更多个特征的渲染精度。响应于控制器指令，喷嘴开口轮廓可被构造成增加其尺寸以减少增材制造部件的渲染时间。3D打印施用器可以包括表面，所述至少一个喷嘴布置在所述表面上以将所述打印材料沉积到所述构建板上；并且所述表面弯曲成延伸到平行于所述至少一个喷嘴的平面外。弯曲表面可以包括凹形或凸形特性中的至少一个。至少一个喷嘴可以包括布置在弯曲表面上的多个喷嘴。所述至少一个喷嘴可以被构造成相对于构建板以不同角度沉积打印材料。所述至少一个喷嘴可以包括具有第一轮廓的第一可移除喷嘴；并且该设备可以包括联接到3D打印施用器的机械组件。该设备可进一步包括传感器和致动器。传感器可以与控制器通信以接收指令。致动器可以联接到3D打印施用器。响应于来自传感器的指示并基于接收到的指令，致动器可以用具有第二轮廓的第二可移除喷嘴替换第一可移除喷嘴。在另一方面，一种增材制造的方法包括：提供打印材料源；从打印材料源接收打印材料；沉积顺次层的打印材料；以及改变至少一个喷嘴的轮廓。打印材料在三维(3D)打印施用器处被接收。通过与3D打印施用器相关联的至少一个喷嘴沉积顺次层，从而形成3D打印物体。至少一个喷嘴的轮廓响应于来自与3D打印施用器关联的控制器的指令而变化。所述轮廓可以包括喷嘴开口轮廓；并且喷嘴开口轮廓可以包括一定的直径。该轮廓可以包括一定的喷嘴曲率。增材制造的方法可以进一步包括将喷嘴开口轮廓自动地选择为小的，以精确地打印小特征。将喷嘴开口轮廓自动地选择为小的可以包括减小直径。增材制造的方法可以进一步包括将喷嘴开口轮廓自动地选择为较大，以减少用于3D打印物体的渲染时间。将喷嘴开口轮廓自动地选择为较大可以包括增加直径。增材制造的方法可以进一步包括将轮廓自动地选择为凹形或凸形之一。在另一个方面，增材制造(AM)设备包括打印材料源和三维(3D)打印施用器。在一个实施例中，三维打印施用器可以但通常不必包括闭环致动器系统。闭环致动器系统包括至少一个喷嘴和致动器。至少一个喷嘴被构造成从打印材料源处接收打印材料，并将顺次层的打印材料沉积到构建板上以生产增材制造部件。所述至少一个喷嘴可以是增材制造的。所述至少一个喷嘴可以包括喷嘴开口轮廓；并且致动器可以是形状记忆合金致动器。闭环致动器系统可以包括控制器，并且控制器可构造成通过控制形状记忆合金致动器来调节喷嘴开口轮廓。喷嘴开口轮廓可以包括至少一个喷嘴的一定直径。应当理解的是，通过下面的详细描述，本领域技术人员将很容易明白以可变挤出器轮廓进行增材制造的其它方面，其中仅通过说明的方式示出和描述了数个实施例。如本领域的技术人员将理解的，在不脱离本专利技术的情况下，可以利用其它实施例来实现可变挤出器轮廓。相应地，附图和详细描述本质上被认为是说明性的而不是限制性的。附图说明现在将在附图中通过示例而非限制的方式以详细描述给出以可变挤出器轮廓进行增材制造的设备和方法的方法各个方面，附图中：图1A示出了根据本文中的教导的使用可变挤出器头的材料挤出打印机。图1B示出了根据本文中的教导的使用可变挤出器头的材料挤出打印机的另一透视图。图2A示出了用于打印凹形表面的可变挤出器头的前视图。图2B示出了用于打印凸形表面的可变挤出器头的前视图。图3A示出了根据第一实施例构造的使用多于一根细丝的可变挤出器头的前视图。图3B示出了根据第二实施例构造的使用多于一根细丝的可变挤出器头的前视图。图3C示出了根据第三实施例构造的使用多于一根细丝的可变挤出器头的前视图。图4示出了根据一个实施例的可变挤出器头的下部部段内的挤出器喷嘴的前视图。图5示出了根据一个实施例的挤出器喷嘴的前视图。图6A示出了根据本文中的教导的构造成具有第一喷嘴直径的可变挤出器喷嘴。图6B示出了根据本文中的教导的构造成具有第二喷嘴直径的可变挤出器喷嘴。图7示出了根据一个实施例的使用智能记忆合金致动器的智能记忆合金可变挤出器喷嘴的截面。图8A示出了根据一个实施例的具有第一直径的可变挤出器喷嘴区段的开口轮廓的截面。图8B示出了根据一个实施例的具有第二直径的可变挤出器喷嘴区段的开口轮廓的截面。图8C示出了根据一个实施例的具有第三直径的可变挤出器喷嘴区段的开口轮廓的截面。图9从概念上示出了根据一个实施例的使用材料挤出打印机的方法。具体实施方式下面结合附图阐述的详细描述旨在提供使用可变挤出器的增材制造的示例性实施例的描述，并且其并不旨在代表本专利技术可以被实施的仅有实施例。贯穿本公开使用的术语“示例性”意指“用作一个示例、实例或图示”，并且并不一定被解释为优选或优于本公开中提供的其它实施例。详细描述包括目的在于提供向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围的详尽和完整的公开内容的具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施本专利技术。在一些情况下，众所周知的结构和部件可以以框图形式示出，或者完全省略，以便避免模糊贯穿本公开给出的各种构思。与其它类型的3D打印机比如选择性激光烧结(S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造设备，包括:/n打印材料源；以及/n三维打印施用器，其包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴被构造成从所述打印材料源处接收打印材料，并将顺次层的所述打印材料沉积到构建板上以生产增材制造部件，/n其中，所述至少一个喷嘴的轮廓被构造成响应于来自与三维打印施用器关联的控制器的指令而改变。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180201 US 15/886,7611.一种增材制造设备，包括:
打印材料源；以及
三维打印施用器，其包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴被构造成从所述打印材料源处接收打印材料，并将顺次层的所述打印材料沉积到构建板上以生产增材制造部件，
其中，所述至少一个喷嘴的轮廓被构造成响应于来自与三维打印施用器关联的控制器的指令而改变。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个喷嘴是增材制造的。


3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述轮廓包括喷嘴开口轮廓。


4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述喷嘴开口轮廓包括一定的直径。


5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述喷嘴开口轮廓被构造成响应于控制器指令而增加所述喷嘴开口轮廓的尺寸，以减少所述增材制造部件的渲染时间。


6.根据权利要求3所述的设备，其中，
所述喷嘴开口轮廓包括多种尺寸；并且
所述喷嘴开口轮廓被构造成响应于控制器指令将所述喷嘴开口轮廓的尺寸减小到与所述增材制造部件的一个或更多个特征相关的值。


7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述喷嘴开口轮廓的尺寸上的减小增加了所述一个或更多个特征的渲染精度。


8.根据权利要求1所述的设备，其中，
所述三维打印施用器包括表面，所述至少一个喷嘴布置在所述表面上以将所述打印材料沉积到所述构建板上；并且
所述表面弯曲成延伸到平行于所述至少一个喷嘴的平面外。


9.根据权利要求8所述的设备，其中，弯曲表面包括凹形或凸形特性中的至少一个。


10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述至少一个喷嘴包括多个喷嘴，所述多个喷嘴布置在所述弯曲表面上，并且所述多个喷嘴被构造成相对于所述构建板以不同角度沉积所述打印材料。


11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个喷嘴包括具有第一轮廓的第一可移除喷嘴。


12.根据权利要求11所述的设备，包括联接到所述三维打印施用器的机械组件，并且进一步包括:
传感器，所述传感器与所述控制器通信以接收指令；
致动器，所述致动器联接到所述三维打印施用器，并且构造成基于接收到的指令响应于来自所述传感器的指示以具有第二轮廓的第二可移...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳伦德·尚卡尔·拉克什曼，布罗克·威廉·坦恩豪特恩，
申请(专利权)人：戴弗根特技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US